本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑 " B q8 \) K' `& ]- l M
, x7 p% z) u% h9 ]95%与99.6%的区别不仅仅是塔板数问题,更主要是氮-氧精馏分离还是氩-氧分离的区别,氮-氧分离较容易,所需回流液少;氩-氧分离困难,需要更多回流液。 A0 F8 K4 \( K6 @' }
7 c( ^' C% ], C! }( N( [空气中氩含量虽不到1%,但占上塔理论塔板总数40%的上塔下部是没有氮组分的,上塔有40%的填料是氩-氧分离。换言之,上塔氮-氧二元计算所需理论塔板数可以减少40%,而且所需回流液体量也大幅减少,但二元计算实际相当于没有进行氩-氧精馏分离,也就只能生产95%纯度的氧产品。* X, \6 ^: t$ O1 E" [
" D/ e' T+ G r先估计氮-氧精馏分离所需回流液量。你的单塔进料按氮78%氧22%,氩与氧接近,归于氧气中。压力30kPa时,进料口处氮-氧相对挥发度大约3.8,设平衡液相中氮含量是x,那么氧含量是(1-x),立出相对挥发度计算式:! w4 T- K% s* c d3 a9 n. l
(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8
, p& t$ K) W# I- a: H解出x=0.483. c0 i! K+ ?0 C: o+ f2 t; p
0.78/0.483=1.615
. T! ]/ `* G8 o即进料口以下液气比不能大于1.615。7 [$ g$ n; o$ Y: o6 G5 h& K6 C
氧产量0.22,那么回流液体量不能小于1.615/(1.615-1)*0.22=0.58
, m- ]1 \3 K- b9 _下塔空气潜热大约是上塔空气进料口处的0.9倍,所以需要的进下塔空气量比例大约是0.58/0.9=0.644$ R5 }2 H+ A1 ?
分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m3
8 D% `. n) F2 v: Y& H7 O9 @" y# y; V, j9 M" r
再估计氩-氧精馏所需回流液量。假设上塔氮组分=0时,氩含量0.1,氧含量0.9,氩-氧相对挥发度1.5,设平衡液相中氩含量x,那么氧含量是(1-x),立出计算式:
0 E, s* b* W! B- w* M1 B(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.069
) m4 p. Y" F3 j/ G" |# o9 g3 h0.1/0.069=1.45$ |6 k( {$ w Z( ^
氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.677
( o7 V! h8 U: r* ]9 |' {$ j上塔下部气液相潜热是下塔空气的1.29倍,分离空气量50000m3时,: B4 F6 f; q u( K% A3 y3 u- s. G
热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m3
# K/ ~2 z+ R: X6 H
! f6 i I* E1 ?氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。' H- s" f( s$ a R& N+ K( t3 s
) h0 ]4 p* v- d2 b a1 ^) v空气循环指空气先降温,空气产品(氧气、氮气)又升温的过程。如林德循环、克劳特循环、卡皮查循环…… |